No nosso cotidiano, estamos cercados por uma série de fenômenos que envolvem o funcionamento de chips que se comunicam através de redes com ou sem fio. O carro – ou o ônibus – funciona porque um chip detecta a concentração de oxigênio no combustível e garante o funcionamento do motor. O mesmo tipo de comunicação ocorre quando o air bag é ativado, em caso de acidente. Chips estão por toda parte e podem ajudar tanto na otimização de atividades econômicas quanto no salvamento de vidas. Mas você já imaginou como um componente tão pequeno pode conter tantos comandos?
Para criar um chip, uma equipe leva meses e até anos de pesquisa. Uma das etapas mais difíceis é a montagem do dispositivo, que pode não funcionar como o planejado. “Quando montamos um chip, se der errado, é como se jogássemos fora todo o trabalho anterior”, explica o professor José Camargo, do Departamento de Engenharia Elétrica e coordenador do Laboratório de Dispositivos e Circuitos Integrados (LDCI).
Com a auxílio da tecnologia atual, há como otimizar o processo de fabricação a partir de simuladores que auxiliam o projetista, via computador, a fazer a correta descrição do circuito por meio de códigos específicos. Esses simuladores criam uma espécie de “chip virtual”, que prevê como o dispositivo funcionará e elimina eventuais erros na peça final. No LDCI, a equipe de professores e estudantes trabalha para aumentar a funcionalidade desse processo e baratear os custos de produção.
O laboratório estuda a formação de redes de sensores sem fio formadas por módulos que se comunicam e contém chips, sensores, radiotransmissores e bateria. Esses módulos são chamados de nós e coletam informações que são transmitidas a um computador que as processa. Redes como essa podem ser usadas para coletar dados de ambientes naturais – como umidade do solo em sistemas de irrigação ou o calor de um incêndio – e urbanos – como a temperatura de um ambiente climatizado com ar condicionado ou o estado de saúde de um paciente internado.
Se a bateria que alimenta os nós não durar o suficiente para a coleta de dados ou não estiver funcionando até a próxima troca, a rede perde a função. Para garantir controle dos gastos de energia dos nós, o mestre Heider Marconi Madureira, que defendeu a dissertação Modelagem em alto nível do consumo de energia de um sistema em chip em redes de sensores sem fio, em novembro de 2011 pelo no Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas Eletrônicos e de Automação (PGEA), propôs um algoritmo que estima quanto tempo vai durar a bateria, de acordo com o consumo de cada componente.
O cálculo objetiva o melhor aproveitamento possível do sistema, já que os itens que consomem mais energia podem ser substituídos ou reprojetados. E tudo isso ainda na fase do “chip virtual”. “Eu posso otimizar o funcionamento do chip antes mesmo de produzi-lo”, explica o pesquisador.
Heider apresentou um artigo sobre pesquisa na 2ª Conferência internacional de sistemas embarcado em redes para aplicativos empresariais realizada pelo Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE), na Austrália, em dezembro. O trabalho dele foi eleito como o melhor na área de hardware. O IEEE é a maior comunidade científica do mundo, com 400 mil filiados em 160 países. “Terminar o mestrado com um projeto aprovado em um congresso internacional já é bom. Ganhar o reconhecimento de melhor artigo eleito por uma banca qualificada valida a pesquisa que eu fiz. É um resultado muito bom”, diz Heider, que pretende dar continuidade aos estudos no doutorado, ainda este ano.
“A principal contribuição desse trabalho é ter a possibilidade de desenvolver soluções de engenharia a um custo baixo e mais rápido, em um cenário mundial em que se tem necessidade premente de simplificar processos”, explica o professor José Camargo, orientador da pesquisa. “Conseguir fazer com que o conhecimento especializado possa entrar no ambiente de produção faz com que engenheiros não-especialistas na parte do projeto do chip possam usar a proposta para simplificar o processo de produção”.
